luan văn Máy ép viên Chấu

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP
LỜI CẢM ƠN

Với tấm lòng biết ơn và trân trọng nhất, tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể quý
thầy cô của trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy
cô của Khoa Cơ Khí đã tận tình chỉ dạy, cung cấp cho tôi những kiến thức quý báu
trong suốt những năm học qua giúp tôi có được những kiến thức chuyên môn và kinh
nghiệm thực tế cần thiết phục vụ cho quá trình thực hiện luận văn cũng như quá trình
làm việc sau này. Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Ngọc Hiệp đã hướng
dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Thầy đã chỉ cho tôi
thấy những thiếu sót và gợi lên cho tôi nhiều hướng mới. Thầy cũng cho tôi tiếp xúc
với thực tế sản xuất chế tạo trong thời gian thực tập, những kinh nghiệm trong thời
gian thực tập đã giúp tôi có thể đưa chiếc máy mà tôi thiết kế đến gần với thực tế hơn.
Việc gặp phải sai sót trong thiết kế đầu tay là không thể tránh khỏi. Để trở thành
người kỹ sư thực thụ, tôi còn phải cố gắng học hỏi nhiều hơn nữa. Kính mong thầy cô
chỉ bảo những khiếm khuyết, sai sót để tôi có thể hoàn thiện hơn kiến thức của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe.

1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài Luận văn tốt nghiệp của tôi là: “ Thiết kế máy ép viên trấu năng suất
600kg/giờ”

Đây là một đề tài rất thiết thực và gần gũi với cuộc sống, tạo điều kiện cho
tôi ứng dụng những kiến thức đã tích lũy trong quá trình học tập vào thực tế.
Nhiệm vụ của tôi là dựa trên những máy đã có để thiết kế, cải thiện thành
sản phẩm mới sao cho tối ưu hơn trong quá trình sản xuất, hạn chế giá thành sản
phẩm và dễ dàng bảo trì sửa chữa. Bao gồm:
_ Tìm hiểu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm.
_ Xây dựng phương án thiết kế.
_ Phân tích và lựa chọn phương án
_ Thiết kế động học
_ Thiết kế động lực học
_ Thiết kế hệ thống điện điều khiển.
Trong quá trình thực hiện khó tránh khỏi thiết sót, tôi rất mong nhận được
sự góp ý và chỉ dẫn của các thầy cô trong bộ môn chế tạo máy.

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

MỤC LỤC

3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP
DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1.

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay vấn đề biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường là vấn đề nan giải, cấp
bách, ảnh hưởng đến toàn cầu. Đi kèm với vấn đề này là vấn đề tìm kiếm nguồn năng
lượng mới và tiết kiệm năng lượng được các nước trên thế giới quan tâm đặc biệt.
Một số hoạt động chống biến đổi khí hậu là tìm kiếm và sử dụng nguyên liệu
năng lượng mới, chống phá rừng góp phần bảo vệ lá phổi của hành tinh, tiết kiệm năng
lượng bằng cách tái sử dụng các nguyên liệu , phế phẩm nông sản cũng như công
nghiệp…
Nông nghiệp chiếm tỉ trọng lớn trong thu nhập GDP của nước ta, hàng năm sản
xuất trên 40 triệu tấn lúa, và một lượng lớn nông sản khác nhưng việc sản xuất chưa đi
kèm với việc sử dụng triệt để nông sản này, qua đó gây ô nhiểm môi trường chẳng hạn
như chưa tận dụng trấu , rơm rạ triệt để gây ô nhiễm môi trường. Vì thế việc tận dụng
nguyên liệu dồi dào này là một vấn đề cần bắt tay vào nghiên cứu và ứng dụng rộng
rãi trên khắp cả nước. Máy ép viên trấu được nghiên cứu và áp dụng vào để thực hiện
kế hoạch
1.2 Tình hình sản xuất trấu hiện nay

Việt Nam là một nước có truyền thống trồng lúa nước với hơn 4000 năm lịch sử.
Điều kiện tự nhiên ở Việt Nam rất thích hợp cho cây lúa phát triển. Sản phẩm thu được
từ cây lúa là thóc. Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được sản phẩm chính là gạo và các
phụ phẩm là cám và trấu. Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong
quá trình xay xát. Vỏ trấu có rất nhiều tại Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng
sông Hồng. Năm 2011, sản lượng lúa đồng bằng sông Cửu Long khoảng 23 triệu tấn,
tương đương 4,6 triệu tấn trấu nhưng chỉ khoảng 10% trong số đó được sử dụng. Vào
mùa thu hoạch, các nhà máy xay xát hoạt động ngày đêm, tiêu thụ không kịp, kho bãi
không đủ sức chứa trấu nên các nhà máy đã thải trấu xuống sông gây ô nhiễm môi
trường, làm ảnh hưởng đến môi trường nước và đời sống sinh hoạt của người dân.

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

Hình 1.1 Vỏ trấu thải xuống sông
1.3 Các ứng dụng của trấu hiện nay
a.Sử dụng làm chất đốt
Từ lâu vỏ trấu đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà con nông dân. Chất
đốt từ vỏ trấu được sử dụng rất nhiều trong cả sinh hoạt như nấu ăn, nấu thức ăn cho
gia súc nhờ những ưu điểm sau:
+ Trấu có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần có 75% là chất xơ, theo khảo
sát cho thấy 1Kg trấu khi đốt sinh ra 3400 Kcal bằng 1/ 3 năng lượng được tạo ra từ
dầu nhưng giá lại thấp hơn khoảng 25 lần.
+ Trấu là nguồn nguyên liệu dồi dào, rẻ tiền. Theo Bộ nông nghiệp và phát triền nông
thôn cho biết sản lượng lúa năm 2007 cả nước đạt gần 37 triệu tấn. Như vậy ước tính
lượng vỏ trấu thu được sau xay xát tương đương là 7,4 triệu tấn.

+ Nguyên liệu trấu có các ưu điểm nổi bật khi làm chất đốt: vỏ trấu sau khi xay xát luôn
ở dạng khô, hình dáng nhỏ và rời, tơi xốp, nhẹ, vận chuyển dễ dàng. Thành phần là
chất xơ cao phân tử rất khó bị vi sinh vật phân hủy nhanh nên việc bảo quản tồn trữ rất
đơn giản, chi phí đầu tư thấp.
+ Với nhiều ưu điểm cho nên trấu được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến. Trong sinh
hoạt người dẫn đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt là trấu, lượng
6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt và lâu, hiện nay vẫn còn sử dụng rộng rãi ở
nống thôn.Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu được sử dụng rất
thường xuyên. Thông thường trấu là chất đốt dùng cho việc nấu thực ăn nuôi cá hoặc
lợn, nấu rượu và một lượng lớn trấu được dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạch tại
khu vực đồng bằng sông Cửu Long.

Hình 1.2 Lò đốt vỏ trấu dùng trong sinh hoạt ở vùng Tây Nam Bộ
b. Sử dụng nhiệt lượng của trấu sản xuất điện năng
Với khả năng đốt cháy mạnh và rẻ, có thể ứng dụng hơi nóng sinh ra khi đốt
nóng không khí bằng trấu để làm quay tuabin phát điện. Theo tính toán mỗi kí trấu có
thể tạo được 0,125kWh điện và 4kWh nhiệt, tùy theo công nghệ. Ứng dụng này được
áp dụng chế tạo máy phát điện loại nhỏ cho các khu vực vùng sâu vùng xa.
c. Sử dụng làm vật liệu xây dựng
Thành phần gồm vỏ trấu nghiền, mụn dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia và lưới sợi
thuỷ tinh. Trọng lượng của vật liệu nhẹ hơn gạch xây thông thường khoảng 50% và có
tính cách âm, cách nhiệt và không thấm nước cao. Đây là vật liệu thích hợp với các
vùng như miền Tây, miền Trung bị ngập úng, lũ lụt và nền đất yếu. Sau khi sử dụng có

thể nghiền nát để tái chế lại.

7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

Hình 1.4 – Vỏ trấu dùng làm gạch xây dựng
d. Sản xuất oxit silic (SiO2) từ vỏ trấu
Tro của trấu sau khi đốt cháy có hơn 80% là oxit silic, là chất được sự dụng khá
nhiều trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, thời trang, luyện thủy tinh….Vấn đề tận
dụng oxit silic trong vỏ trấu hiện đang đưọc rất quan tâm, mục đích là thu được tối đa
lượng silic với thời gian ngắn. Hiện nay đã có công trình nghiên cứu về trích oxit silic
bằng NaOH thành công mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tại thành phố Hải Dương đã có
người phát minh ra cách chế tạo thiết bị lọc nước từ vỏ trấu, có khả năng lọc thẳng
nước ao, hồ thành nước uống sạch. Cốt lõi của thiết bị là một cụm sứ xốp trắng, hình
trụ nằm trong chiếc bình lọc. Điều đặc biệt là loại sứ này được tạo ra bằng cách tách
ôxit silic từ trấu, có đặc tính lọc cực tốt, với lỗ lọc siêu nhỏ, nhỏ hơn lỗ lọc của thiết bị
của Mỹ tới 10 lần, của Nhật 4 lần, ngoài ra nó cũng có độ bền cao (có thể sử dụng 10
đến 20 năm). Thiết bị còn có khả năng khử được mùi ở nguồn nước ô nhiễm, khử chất
dioxin khi mắc nối tiếp một bình lọc có ống lọc bằng than hoạt tính

8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

e. Sử dụng vỏ trấu trong hóa học
Vỏ trấu có thể được sử dụng để sản xuất mesoporous được áp dụng rộng rãi như
chất xúc tác cho các phản ứng hóa học khác nhau, như là hỗ trợ cho hệ thống phân
phối thuốc và vật liệu hấp thụ trong xử lý nước thải.
f. Sử dụng làm phân bón
Vỏ trấu là vật liệu hữu cơ và có thể được trộn làm phân bón. Tuy nhiên hàm
lượng lignin cao có thể làm cho quá trình chậm, đôi khi giun đất được xử dụng để đẩy
nhanh quá trình, sử dụng vermicomposting kỹ thuật, vỏ có thể được chuyển đổi phân
bón trong khoảng bốn tháng.

Hình 1.5- Phân bón vỏ trấu
g. Sử dụng tro trấu
Sau khi đốt cháy vỏ trấu ta được tro. việc ô nhiễm bởi tro trấu (nguồn gốc tạo bụi
và làm thay đổi giá trị pH của nước) được tạo ra từ quá trình nung gạch cũng là một
9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

vấn đề rất đáng quan tâm nhất là vào mùa khô. Hiện tại, ở Việt Nam hầu như chưa có
biện pháp hữu hiệu để xử lý cũng như tận dụng nguồn chất thải này. Mặc dù, bên trong
tro trấu có chứa một số thành phần hoá học rất hữu ích cho các ngành công nghiệp
khác như: công nghiệp thép, công nghiệp xi măng, vật liệu xây dựng nhẹ.Bên cạnh vấn
đề ô nhiễm môi trường từ làng nghề sản xuất gạch thủ công thì ô nhiễm môi trường do
nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ khó phân huỷ nhất là các chất hoạt đông bề mặt
từ các nhà máy, xí nghiệp và khu dân cư đang là vấn đề được quan tâm trong thời gian
hiện nay. Để xử lý các chất thải dạng này thì có rất nhiều phương pháp, trong đó

phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính được đánh giá là một phương pháp hữu
hiệu, nhất là trong trường hợp chất hữu cơ dạng này. Tuy nhiên, hiện nay than hoạt
tính (được xem là chất hấp phụ phổ biến nhất) chủ yếu làm bằng gáo dừa nên giá
thành cao,nguồn cung hạn chế. Do đó, việc nghiên cứu cải tiến hoạt tính của tro trấu
làm chất hấp phụ sẽ giải quyết được hai vấn đề. Hạn chế ô nhiễm môi trường từ trấu;
làm giảm giá thành sản xuất chất hấp phụ cho xử lý môi trường.Ngoài ra tro trấu còn
được sử dụng làm chất độn vào sản xuất bê tông, làm vật liệu cách điện, cách nhiệt.

Hình 1.6 – Tro trấu
h. Vỏ trấu làm thức ăn chăn nuôi
Vỏ trấu nghiền có thể chiếm lượng nhỏ khoảng 15% trong chế độ ăn cho gia súc,
vỗ béo, kích thích sự thèm ăn, có thể trộn cùng với cám. Trấu làm thức ăn cho động
vật nhai lại, cừu, ngựa và lừa. Ở Úc, vỏ trấu nghiền đã được sử dụng thành công trong
thức ăn năng lượng thấp hơn cho ngựa, bao gồm 25% khẩu phần ăn.

10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

1.4 Nguồn nguyên liệu trấu
1.4.1 Nguồn nguyên liệu dồi dào
Nguyên liệu đầu vào đa dạng phong phú có thể là trấu, mùn cưa, bã mía, vỏ đậu
phộng, vỏ cà phê, vỏ sắn,bã sắn… Mỗi năm Việt Nam sản xuất 40 triệu tấn lúa, trong
đó Đồng bằng sông Cửu Long sản xuất hơn 20 triệu tấn. Việt Nam đứng thứ hai trên
thế giới trong lĩnh vực xuất khẩu gạo chỉ sau Thái Lan. Mỗi năm trong cả nước thải ra
hơn 8 triệu tấn khi xay xát, riêng Đồng bằng sông Cửu Long thải ra hơn 4 triệu tấn
trấu. Đây là nguồn năng lượng lớn và ổn định có khuynh hướng tăng đều mỗi năm.

1.4.2

Lợi ích mang lại khi sử dụng nguồn nguyên liệu
Trấu được dùng làm chất đốt để nấu ăn, dùng trong các lò sấy, nung gạch, một

phần được đốt thành tro ủ để bón cho tơi xốp đất. Những năm gần đây do sản lượng
lúa tăng nhanh nên lượng trấu thải ra hằng năm là rất lớn. Nhiều nơi trấu trở thành vấn
nạn. Việc xả trấu bừa bãi xuống kênh rạch ở một số thời điểm trong năm đã làm ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Để tận dụng nguồn nguyên liệu quý giá nói trên trấu được ép dưới dạng ống gọi
là củi trấu, rất tiện trong việc làm chất đốt thay cho than đá và các loại nhiên liệu khác.
Công nghệ sản xuất viên trấu nén với nhiều ưu điểm vượt trội đã được kiểm nghiệm,
trấu viên dễ cháy, cho nhiệt lượng cao. Có thể thay thế cho than đá với hiệu quả kinh
tế cao. Với nguồn nguyên liệu dồi dào, với các công nghệ sản xuất tiên tiến sẽ giúp
giải quyết các vấn đề nan giải về chất đốt, tiết kiệm năng lượng đồng thời góp phần
bảo vệ môi trường, tăng chuỗi giá trị cho sản xuất lúa gạo nói riêng nông nghiệp nói
chung ở Việt Nam. Sản phẩm củi trấu thanh hay trấu viên nén được sản xuất từ 100%
nguyên liệu là trấu được thải ra từ các nhà máy xay xát lúa gạo, nó có thể phục vụ cho
dạng bếp nhỏ cho nhà hàng và gia đình vì không khói và tạo ra lửa gas. Còn dạng viên
nén có thế dùng để sưởi ấm vì khi đốt nó tỏa ra một mùi thơm của đồng quê. Trấu viên
có thế thay thế cho than đá, dầu DO, FO hoặc củi than củi dùng để đốt lò hơi công
nghiệp, phục vụ cho lò sấy, lò nhuộm vải, dệt sợi, công nghệ sản xuất giấy, may mặc,
chế biến thủy sản, nông sản, thực phẩm,… việc thay nhiên liệu đốt bằng trấu viên rất
tiện lợi vì có thế sử dụng ngay lò đốt than đá mà không cần thay đổi thiết kế ban đầu.
Ngoài ra trấu viên xốp sản xuất bằng công nghệ đặc biệt có thể tạo ra nhiều khoảng
11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

rỗng rất nhỏ bên trong nên có khả năng hút ẩm và hút mùi khá tốt dùng để lót chuồng
nuôi gia cầm hoặc thú cưng. Khi thu dọn định kỳ trấu viên đã qua sử dụng được chôn
xuống đất làm phân bón rất tốt cho cây trồng. Khả năng phân hủy nhanh và không làm
ô nhiễm môi trường. Với tỉ lệ pha trộn thích hợp và công nghệ sản xuất đặc biệt trấu
nén được dùng để sử dụng làm giá thể cho các loại nấm, cây trồng, các loài hoa phong
lan.
1.5
1.5.1

Sản phẩm viên ép trấu
Các dạng sản phẩm và thông số kỹ thuật của sản phẩm
Có hai dạng có thể sản xuất sản phẩm dạng củi trấu thanh hoặc củi trấu viên. Với

thành phần nguyên liệu từ trấu được sản xuất bằng cách ép lấy vít xoắn để tạo thanh
củi trấu hình trụ đường kính từ 70-80 mm, có thể dài đến 1m, hình vành khuyên có lỗ
ở giữa dễ cháy, một thanh củi trấu 20cm năng khoảng 1kg có thế nấu được bữa ăn cho
4 người.

Hình 1.7- Củi trấu thanh

12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

Các thông số kỹ thuật:

Đường kính : 60-90 mm
Màu: nâu đen
Độ dài: 20cm -100cm
Hình dạng: hình trụ tròn hoặc lục giác có lỗ ở giữa
Độ ẩm: 15%
Hàm lượng lưu huỳnh : 0,021%
Nhiệt lượng: 4000 kcal/ kg
Hàm lượng tro 13,2 %
Trấu viên được sản xuất 100% từ trấu hoặc có thể có thêm chất kết dính, sau khi
trộn đều ở máy trộn được chuyển đến máy nén với áp suất cao. Trấu được ép thành
viên. Sau khi làm nguội và sàng loại các viên trấu không đạt tiêu chuẩn. Các viên trấu
đạt độ nén và kích thước được đóng gói đưa vào sử dụng. Toàn bộ hệ thống sản xuất
này đều được qua dây chuyền tự động hóa từ lúc cho trấu thô vào bồn cho đến khi cho
ra sản phẩm

Hình 1.8 – Củi trấu viên
Thông số kỹ thuật:

13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

Đường kính 5-8 mm
Màu: vàng nâu
Độ dài: 20-40 mm
Nhiệt trị: 3600 – 4200 kcal/ kg
Hàm lượng tro: 12- 15%

1.5.2 Thành phần hóa học và tính chất vật lí của sản phẩm
Trấu viên có thể xem là nguồn năng lượng mới có thế thay thế cho than đá, nếu
sử dụng trong lĩnh vực sản xuất nhiệt điện, lượng nhiệt sinh ra đủ lớn cho mục đích
phát điện liên tục và có thành phần cháy như sử dụng năng lượng truyền thống.
Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát. Trong vỏ
trấu có chứa khoảng 25% còn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ yếu
xenlulozo, lignin và hemi- cellulose chiếm đến 90%, ngoài ra có thêm thành phần khác
như hợp chất nitơ và vô cơ 10% . Lignin chiếm khoảng 25-30% và xenlulozơ chiếm
khoảng 35-40%. Thành phần hóa học của tro trấu như bảng dưới:

85-95

0,5-1,5

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

Cacbon

Khác

0,5-1,5

1,5-1,8

0,5-2

0,4-3

0,5-2

0,5-3

<1

Trấu viên rất dễ dàng bắt lửa, không có khói và khi cháy có mùi thơm rất dễ chịu.
1.5.3 Khả năng cạnh tranh và lợi ích kinh tế
Trấu được mua về với giá rẻ dao động từ 200-800 đồng/ kg tùy thuộc vào địa
phương, tiền điện và công lao động là 200 đồng/ kg củi. Giá bán ra trong nước và xuất
khẩu dao động từ 1250 -2000 đồng/ kg. Sử dụng củi trấu giá rẻ hơn rất nhiều so với
các loại chất đốt từ than, củi hoặc ga. Hiện nay, sản phẩm củi trấu phần lớn được sử
dụng để đốt lò hơi công nghiệp phục vụ cho các lò sấy, nhuộm vải, giấy, may mặc, chế
biến thủy sản và nông sản… Công nhân tại các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất chỉ mất
một ít thời gian để đưa củi vào lò nhưng bù lại đảm bảo về sức khỏe. Hơn nữa, nếu sử
dụng than đá để đốt với giá trung bình khoảng 4000 đồng/ kg, nhiệt lượng 1Kg than sẽ
tương đương khoảng 1,5 kg củi trấu. 1kg củi trấu tương đương 15,96 – 17,64 MJ. Vì

14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

vậy dùng trấu viên làm chất đốt sẽ giúp tiết kiệm hơn 60% chi phí nhiên liệu so với
dầu DO và 40% so với than đá.
Khối lượng riêng của trấu 80-100 kg/m3
Khối lượng riêng của củi trấu: 1200-1400 kg/m3
Trấu sau khi xay xát thường có độ ẩm khoảng 11- 15%
1,05 kg trấu thì ép ra 1kg củi trấu, độ tro là 30%, độ ẩm 2,78%.
Trấu viên có nhiệt trị cao 3600-4200 kcal/kg, tuy giá thành có cao hơn củi trấu
thanh một ít nhưng trấu viên có thể tích nhỏ dễ cháy, dễ thu được nhiệt lượng cao, có
mùi hương dễ chịu, lượng tro thải ra sau khi đốt rất mịn và có giá trị nên rất được
người tiêu dùng ưa chuộng.
Ưu điểm của sản phẩm là không gây ô nhiễm môi trường và lợi ích là đạt hiệu
quả kinh tế hơn than nhiều, tỷ lệ lưu huỳnh có trong trấu rất thấp 0,05% so với than
cám 3,2%., kéo dài tuổi thọ ghi lò, không phải xử lý xỉ than ngược lại tro trấu rất có
giá trị làm nguyên liệu cho các sản phẩm cao cấp, góp phần làm sạch môi trường.
Thể tích thu gọn đáng kể (5 -8 lần) nên rất thuận tiện cho việc bảo quản và vận
chuyển. Viên nhiên liệu có nguồn gốc thực vật, không có chất phụ gia nên là nhiên
liệu sạch, thân thiện với môi trường. Viên nhiên liệu tiện cho việc cơ giới hóa, tự động
hóa các lò đốt.
1.5.4 Một số hình ảnh về sản phẩm viên ép các loại

Trấu ép viên

Cùi ngô ép viên

15


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

Bã sắn ép viên

Lá thông

Gỗ thông

Than bùn ép viên

Cành cây

Cây tùng

1.6 Một số loại máy ép trên thị trường
Máy ép viên (pellet mill) được nghiên cứu và chế tạo đã khá lâu ở các nước
phương tây gắn với những tên tuổi lớn như: Bliss (Mĩ), La Meccanica (ý), Buchumer
(Đức), VanAarsen (Hà Lan)…hay như một số nước ở Châu á như: Trung Quốc
( Chính Xương, Mynhang…), Thái Lan (CPM). Máy ép viên được sửdụng cho rất
nhiều các sản phẩm nông nghiệp khác nhau từ chế biến thức ăn cho người và gia súc
đến ép viên phế thải nông nghiệp (rơm, cỏ khô, mùn cưa…) hay rác thải…ở mỗi một
đối tượng khác nhau lại đòi hỏi các thiết bị ép viên phù hợp.

16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

Hình 1.9- Máy ép viên của hãng Bliss

Hình 1.10 – Máy ép viên của hãng Myang

18


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

Hình 1.11 Máy ép viên Kahl
Các sản phẩm của các nước Tư Bản thường có chất lượng tốt, năng suất cao.Tuy
vậy giá thành của nó lại quá đắt, không phù hợp với quy mô sản xuất vừa và nhỏ, đi
kèm với đó là những điều kiện sau bán hàng không được đảm bảo như: thời gian giao
hàng, điều kiện về bảo hành, bảo trì… Thời gian gần đây một sốhãng của Trung Quốc
(Chính Xương, Mynhang) cũng đi sâu phát triển các dòng máy ép viên, tuy vậy chất
lượng máy của các hãng này nhập vềViệt Nam thường không dõ nguồn gốc, không ổn
định, chất lượng khó kiểm soát do đó cũng gây nhiêu khó khăn cho người sử dụng.

19

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 2.

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

XÂY DỰNG NGUYÊN LÝ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Sự kết dính trong viên ép
Do trong bản thân trấu này đã có chứa sẵn chất kết dính (gọi là lignin) nên khi ép
ở nhiệt độ khoảng 250°C, tác dụng của nhiệt ma sát và nhiệt từ khuôn ép đã giúp tạo
nên một chất kết dính chắc chắn. Do vậy, củi trấu này còn chắc hơn cả gỗ củi dùng
thông thường khác.
Lignin là một phức hợp chất hóa học phổ biến được tìm thấy trong hệ mạch thực
vật, chủ yếu là giữa các tế bào, trong thành tế bào thực vật. Lignin là một trong các
polymer hữu cơ phổ biến nhất trên trái đất. Lignin có cấu trúc không gian 3 chiều,
phức tạp, vô định hình, chiếm 17% đến 33% thành phần của gỗ. Lignin không phải là
carbohydrate nhưng có liên kết chặt chẽ với nhóm này để tạo nên màng tế bào giúp
thực vật cứng chắc và giòn, có chức năng vận chuyển nước trong cơ thể thực vật (một
phần là để làm bền thành tế bào và giữ cho cây không bị đổ, một phần là điều chỉnh
dòng chảy của nước), giúp cây phát triển và chống lại sự tấn công của côn trùng và
mầm bệnh. Thực vật càng già, lượng lignin tích tụ càng lớn. Hơn nữa, lignin đóng vai
trò quan trọng trong chu trình carbon, tích lũy carbon khí quyển trong mô của thực vật
thân gỗ lâu năm, là một trong các thành phần bị phân hủy lâu nhất của thực vật sau khi
chết, để rồi đóng góp một phần lớn chất mùn giúp tăng khả năng quang hợp của thực
vật
Lignin là một polyphenol có cấu trúc mở. Trong tự nhiên, lignin chủ yếu đóng
vai trò chất liên kết trong thành tế bào thực vật, liên kết chặt chẽ với mạng cellulose và
hemicellulose. Rất khó để có thể tách lignin ra hoàn toàn. Lignin là polymer, được cấu
thành từ các đơn vị phenylpropene, vài đơn vị cấu trúc điển hình là: guaiacyl (G),
trans-coniferyl alcohol; syringyl (S), trans-sinapyl alcohol; p-hydroxylphenyl (H),

trans-p-courmary alcohol

20


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

Hình 2.1- Các đơn vị cơ bản của lignin.
Ở nhiệt độ phản ứng cao hơn 200 oC, lignin bị kết khối thành những phần riêng
biệt và tách ra khỏi cellulose tạo thành chất kết dính trấu. Để cung cấp thêm nhiệt làm
chảy chất lignin ta có thể lắp thêm một bộ phận gia nhiệt vào khuôn ép.
Như vậy theo nguyên lý ép này thì nguyên liệu đầu vào không phải phải thêm
chất kết dính nào nhưng sản phẩm đầu ra vẫn cứng tự nhiên và bề mặt được cacbon
hóa.
2.2 Mục đích và yêu cầu kỹ thuật của máy ép
a. Mục đích của quá trình ép
Ép tạo hình sản phẩm là quá trình tác động lực cơ học vào vật liệu để liên kết các
phần tử vật thể ở dạng rời rạc thành những sản phẩm đạt yêu cầu về hình dạng, kích
thước, khối lượng và sức bền theo yêu cầu để có thể bảo quản hoặc vận chuyển nó đến
nơi tiêu thụ.
Đối với một số loại sản phẩm việc ép tạo hình là cần thiết như ép trấu, ép đậu
phụ, bơ, bánh qui, mì sợi, ép viên thức ăn cho vật nuôi… Khi sản phẩm có hình dạng
thích hợp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho những quá trình tiếp theo như phơi sấy, nướng
hoặc bao gói, vận chuyển và bảo quản. Đặc biệt khi sản phẩm có hình dáng đẹp, kích
thước và khối lượng phù hợp với khả năng tiêu thụ sẽ thu hút ,kích thích sức mua của
người tiêu dùng.
b. Yêu cầu kỹ thuật
Máy phải đảm bảo các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng như năng suất, hiệu quả cao,

tốn ít năng lượng, ít chi phí đồng thời đảm bảo độ tin cậy cao, khả năng làm việc tốt,
an toàn trong sử dụng cũng như dễ vận hành, đảm bảo tính công nghệ và kinh tế.

21


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

Sản phẩm phải đảm bảo được các tiêu chuẩn về kích thước, khối lượng, độ chặt,
độ bền đồng thời phải tạo ra hình dáng đẹp, mới lạ nhằm kích thích nhu cầu và thị hiếu
của người dùng.
2.3 Các nguyên lý ép tạo hình sản phẩm
Việc tạo hình sản phẩm có thể tiến hành thủ công với những công cụ đơn giản.
Trong công nghiệp, việc tạo hình cho sản phẩm thường được cơ khí hóa và tự động
hóa. Dựa trên yêu cầu về thành phẩm và trạng thái vật lý của nguyên liệu người ta có
thể chọn một trong các nguyên tắc tạo hình sau đây:
+ Nguyên tắc nén ép: Dùng áp lực để nén ép nguyên liệu thành hình dạng nhất
định hoặc thành băng dải rồi cắt viên.
+ Nguyên tắc dập khuôn: Dùng khuôn có hình mẫu được lựa chọn dập xuống
khối sản phẩm chia chúng thành từng phần có hình dạng nhất định.
Khi nén ép hoặc dập khuôn, để liên kết được các phần tử vật liệu dạng bột rời,
dạng bột nhuyễn, dạng rắn lỏng, tùy thuộc vào độ ẩm của nguyên liệu mà trị số áp lực
ép khác nhau và độ ẩm đạt tối thiểu là 10%. Trong một số trường hợp để giảm áp lực
ép người ta có thể gia nhiệt ở nhiệt độ cao trên điểm nóng chảy của hỗn hợp. Dưới tác
dụng của nhiệt độ cao hỗn hợp chuyển từ pha rắn sang pha lỏng có độ nhớt cao, khi hạ
nhiệt độ chúng lại chuyển từ pha lỏng về rắn.
Về cấu tạo bộ phận ép chủ yếu là vít xoắn, piston, trục cán, bộ phận chứa tải là
khuôn có dạng trụ, phẳng, cầu…

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép có thể chia ra 2 nhóm:
Nhóm 1: những yếu tố đặc trưng cho tính chất cơ lý của sản phẩm.
_ Mô đun ép, đặc trưng cho khả năng của sản phẩm khi bị ép chặt dưới ảnh
hưởng của áp suất ngoại, bỏ qua tổn thất áp suất do ma sát, yếu tố này ở trong khoảng
áp suất nào đó là một đại lượng không đổi và phụ thuộc vào loại sản phẩm, cấu trúc
của nó và kích thước thành phần hạt của nó.
_ Hệ số áp suất bền, là tỷ số giữa áp suất bề mặt bên của vật liệu ép với áp suất
ép tác dụng thẳng đứng.
_ Độ ẩm, nhiệt độ và thành phần cỡ hạt sản phẩm.
Nhóm 2: Là những yếu tố đặc trưng cho điều kiện ép.
_ Áp suất riêng
22


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

_ Ma sát của vật liệu với dụng cụ ép, đại lượng đó phụ thuộc vào tính chất của
sản phẩm và trạng thái bề mặt của dụng cụ ép.
_ Hình dạng bánh ép và tương quan kích thước của nó.
_ Chế độ ép, có thể là chu kỳ hay liên tục.
_ Số bề mặt của bánh ép trực tiếp chịu áp suất ép.
2.4 Sơ đồ dây chuyền sản xuất viên ép trấu
Kho, bãi chứa
trấu

Phơi, sấy

Tải nguyên

liệu

Trộn
nguyên
liệu

Vụn trấu
Định lượng và
đóng gói

Sàng lọc và
làm nguội

Cắt

Ép viên trấu

+ Phơi, sấy: Trấu sau khi xay thường có độ ẩm 11%. Nhưng trấu thường không
được lưu trữ trong kho mà lưu trữ ngoài trời. Hay gặp mưa làm độ ẩm tăng cao. Vì vậy
phải sấy để trấu đạt độ ẩm thích hợp trước khi ép <15%.
+ Gia nhiệt: Tùy vào phương pháp ép mà có hoặc không có gia nhiệt. Mục đích
của gia nhiệt là giải phóng lignin có sẵn trong trấu hoặc làm tăng tính kết dính của trấu
lại với nhau.
+ Cắt : Là quá trình cắt, tách rời sản phẩm thành từng đoạn theo yêu cầu.

23


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 3.

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

3.1 Xây dựng phương án thiết kế
3.1.1 Phương án 1: Máy ép sử dụng trục vít tải có bước vít thay đổi và khuôn ép tạo
viên.
a. Sơ đồ nguyên lý

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý phương án trục vít
1. Phễu cấp liêu
2. Thân máy
3. Trục vít

4. Khuôn
5. Dao cắt
6. Trục mang dao cắt

b. Nguyên lý hoạt động
Trấu với độ ẩm thích hợp được nạp qua cửa nạp liệu (1), đồng thời động cơ điện
truyền động cho trục vít ép (3) có bước vít thay đổi được tạo ra lực ép, ép nguyên liệu
ra khỏi lỗ khuôn(4) theo hình dạng nhất định trên khuôn. Khi nguyên liệu ra khỏi lỗ
khuôn, bị dao cắt(5) tạo thành những viên có chiều dài cố định nhờ cơ cấu tạo cho dao
cắt quay tròn quanh khuôn.

24


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS HUỲNH NGỌC HIỆP

c. Ưu nhược điểm
+ Ưu điểm:
Vật liệu vận chuyển trong máng kín nên không tổn thất do rơi vãi vật liệu, an
toàn khi làm việc và sử dụng .
Dễ vận hành và thao tác.
Đối với máy ép kiểu trục vít khi bị nghẽn thì thời gian ngừng máy nhỏ.
Giá thành tương đối rẻ
Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, dễ chế tạo.
+ Nhược điểm:
Năng suất không cao.
Tổn thất năng lượng lớn.
Máy có áp lực lớn dễ bị hư hỏng vì vít tải có sự ma sát giữa vật liệu với vít tải rất
lớn làm cho mặt vít và vỏ bị mòn nhiều.
3.1.2 Phương án 2: Máy ép viên sử dụng 2 khuôn quay
a.Sơ đồ nguyên lý

Hình 3.4- Sơ đồ nguyên lý phương án hai khuôn quay
1. Trục mang dao cắt
2. Khuôn ép viên
3. Dao cắt

4. Trấu
5. Phễu cấp liệu

25